專(zhuān)利名稱(chēng)：低相位噪聲調(diào)諧器及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的涉及一種電視接收技術(shù)設(shè)備，尤其是一種低相位的噪聲調(diào)諧器。
傳統(tǒng)的調(diào)諧器的調(diào)諧方式依賴(lài)于調(diào)諧器的本地振蕩器，這種調(diào)諧器的工作原理是從天線上進(jìn)來(lái)的頻率為
(48MHz～860MHz)全頻道的電視信號(hào)，經(jīng)過(guò)高頻放大，放大到一個(gè)合適的電平進(jìn)入混頻器的信號(hào)輸入端，同時(shí)通過(guò)遙控或手動(dòng)控制本地振蕩器，使其輸出的頻率
與所需要頻道的信號(hào)相對(duì)應(yīng)，
加到混頻器的本振輸入端，兩者相差差出一個(gè)固定的中頻信號(hào)
若要改換頻道，只需要改變本振的頻率
就可以了。所以說(shuō)頻道的調(diào)諧依賴(lài)于本地振蕩器。而本地振蕩器一般由頻率綜合器來(lái)完成，它的工作原理是用一個(gè)控制電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)壓控振蕩器(VCO)，使VCO產(chǎn)生一個(gè)近似期望得到的頻率，用分頻器將VCO輸出信號(hào)頻率除以一個(gè)整數(shù)值。這個(gè)整數(shù)值的選取條件是假如要使VCO恰好產(chǎn)生所期望的頻率，那么所得到的信號(hào)將正好與參考頻率相同，分頻所得到的信號(hào)與參考頻率信號(hào)同時(shí)輸入鑒相器，鑒相器比較兩輸入后，輸出一個(gè)與兩輸入信號(hào)頻率之差成適當(dāng)比例的電壓。鑒相器輸出通過(guò)一個(gè)保證環(huán)路穩(wěn)定所必須的濾波器后作為控制電壓輸入VCO。于是VCO的輸出信號(hào)就正好調(diào)整到所期望的頻率上。
鎖相環(huán)的工作性能與幾個(gè)因素有關(guān)(1)參考信號(hào)頻率，(2)環(huán)路分頻比，(3)環(huán)路濾波器帶寬。參考頻率越小，環(huán)路頻率分辯率就越高。環(huán)路分頻比的大小對(duì)環(huán)路噪聲性能的影響很大。參考頻率中的任何相位噪聲或寄生噪聲出現(xiàn)在環(huán)路輸出端時(shí)都要增加20LogN倍。濾波器帶寬一般是參考頻率的5～10倍，它會(huì)影響環(huán)路在新頻率上的穩(wěn)定速度，所以濾波器帶寬越窄，環(huán)路鎖定在新頻率上的速度越慢。
這些構(gòu)成工作性能的因素表明了設(shè)計(jì)一個(gè)信道間隔要窄、輸出頻率要多的鎖相環(huán)路所存在的困難。與參考頻率(從而得頻率步進(jìn))相比，假如VCO輸出頻率很高，環(huán)路分頻比就必須很大，因此，參考信號(hào)中的任何噪聲出現(xiàn)在環(huán)路輸出端時(shí)都將被乘上一個(gè)很大的數(shù)值。由于這個(gè)原因，傳統(tǒng)的頻率合成器常由兩個(gè)或者多個(gè)鎖相環(huán)組成。每個(gè)鎖相環(huán)的頻率分辯率不同，并且各有對(duì)應(yīng)的輸出頻率范圍。在這種結(jié)構(gòu)中，頻率范圍相對(duì)較寬的低分辯率的環(huán)路和頻率范圍較窄的高分辯率的環(huán)路這兩者的輸出相混合。用頻率分辯率高低不同的環(huán)路來(lái)提供頻率步進(jìn)較小的寬帶鎖相環(huán)。
由于電視頻道劃分的特殊性(即相鄰頻道的間隔不完全一樣)，所以要保證不漏臺(tái)，鑒相頻率應(yīng)選比較低才可以(小于250kHz)，這樣當(dāng)選看高頻道電視時(shí)，環(huán)路分頻比就比較大，因此就會(huì)產(chǎn)生比較大的相位噪聲惡化量。這種相位噪聲惡化是傳統(tǒng)鎖相環(huán)所固有的，也是傳統(tǒng)鎖相環(huán)無(wú)法克服的。
本發(fā)明的目的在于提供一種低相環(huán)噪聲調(diào)諧器，且以它的調(diào)諧本振的特點(diǎn)解決傳統(tǒng)的頻率綜合器輸出相位噪聲大、頻率分頻率低及換頻速度慢的問(wèn)題。
圍繞上述目的，本發(fā)明提供一種調(diào)諧器由通輯控制單元Ⅰ、直接數(shù)字式頻率合成器單元Ⅱ、鑒相器單元Ⅲ、低通濾波器單元Ⅳ、分頻器單元Ⅴ、壓控振蕩器單元Ⅵ構(gòu)成，其中，在鑒相器單元Ⅳ與低通濾波器單元Ⅳ、壓控振蕩器單元Ⅶ、分頻器單元Ⅴ之間構(gòu)成一串行的信號(hào)回路，而低相位噪聲調(diào)諧器的終極信號(hào)輸出是由壓控振蕩器單元Ⅵ的振蕩器輸出端實(shí)現(xiàn)的。而該調(diào)諧器實(shí)現(xiàn)的方法包括由直接數(shù)字式合成器(DOS)產(chǎn)生的模擬信號(hào)直接作為能夠使鎖相環(huán)(PLL)產(chǎn)生倍頻輸出信號(hào)的實(shí)現(xiàn)步驟；其中，由直接數(shù)字式合成器提供的(a)相位累加的信號(hào)傳遞過(guò)程；
(b)相位轉(zhuǎn)化成正弦ROM的周期波形信號(hào)的傳遞過(guò)程；(c)將周期波形的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的過(guò)程；并且，由直接數(shù)字式合成器提供的參考頻率源為鎖相環(huán)(PLL)的增量所實(shí)現(xiàn)的(d)由環(huán)路分頻比對(duì)輸出頻率的粗調(diào)過(guò)程；(e)由對(duì)粗調(diào)輸出頻率反饋的細(xì)調(diào)過(guò)程。
以低相位噪聲調(diào)諧器實(shí)現(xiàn)的方法能夠反映出該調(diào)諧器工作的具體步驟，這些步驟是以鎖相環(huán)采用直接數(shù)字式合成器提供環(huán)路參考頻率。DOS通過(guò)下述過(guò)程提供數(shù)字化周期頻率先進(jìn)行相位累加，再通過(guò)一個(gè)正弦ROM表將相位轉(zhuǎn)化成周期波形，然后用數(shù)模轉(zhuǎn)換器把所得的代表周期波形的數(shù)字轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。DOS提供的模擬信號(hào)作為鎖相環(huán)的參考頻率源。鎖相環(huán)以參考頻率為增量，通過(guò)改變環(huán)路分頻比對(duì)輸出頻率進(jìn)行粗調(diào)。通過(guò)改變DOS輸出頻率(即鎖相環(huán)參考頻率)對(duì)輸出頻率進(jìn)行細(xì)調(diào)。細(xì)調(diào)增量為DOS輸出頻率乘以環(huán)路分頻比。目前，在工程設(shè)計(jì)中，采用以DOS和鎖相環(huán)PLL相結(jié)合的方法構(gòu)成的DOS/PLL組合式頻率合成器，可以在得到高的工作頻率的同時(shí)，仍能較好地保持快速跳頻、高頻率分辯率及低相位噪聲的特點(diǎn)，有效地突破了DDS的應(yīng)用限制。
下列結(jié)合附圖的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中典型調(diào)諧器的工作原理框圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中典型頻率綜合器的工作原理框圖；圖3是本發(fā)明DOS激勵(lì)PLL的工作原理框圖；圖4是本發(fā)明中直接數(shù)字式頻率合成器單元的工作原理示意圖；圖5是本發(fā)明中邏輯控制單元的工作原理示意圖；圖6是本發(fā)明中鑒相器單元和低通濾波器單元的工作原理示意圖；圖7是本發(fā)明中分頻器單元的工作原理示意圖8是本發(fā)明中壓控振蕩器單元的工作原理示意圖；由圖3至圖7，并比較圖1、圖2本發(fā)明一種低相位噪聲調(diào)諧器，是由通輯控制單元Ⅰ、直接數(shù)字式頻率合成器單元Ⅱ、鑒相器單元Ⅲ、低通濾波器單元Ⅳ、分頻器單元Ⅴ、壓控振蕩器單元Ⅵ構(gòu)成，其中，在鑒相器單元Ⅳ與低通濾波器單元Ⅳ、壓控振蕩器單元Ⅶ、分頻器單元Ⅴ之間構(gòu)成一串行的信號(hào)回路，而低相位噪聲調(diào)諧器的終極信號(hào)輸出是由壓控振蕩器單元Ⅵ的振蕩器輸出端實(shí)現(xiàn)的。
一種低相位噪聲調(diào)諧器的實(shí)現(xiàn)方法，其中，該方法包括由直接數(shù)字式合成器DOS產(chǎn)生的模擬信號(hào)直接作為能夠使鎖相環(huán)PLL產(chǎn)生倍頻率輸出信號(hào)的實(shí)現(xiàn)步驟；其中，由直接數(shù)字式合成器DOS提供的(a)相位累加的信號(hào)傳遞過(guò)程；(b)相位轉(zhuǎn)化成正弦ROM的周期波形信號(hào)的傳遞過(guò)程；(c)將周期波形的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的過(guò)程；并且，由直接數(shù)字式合成器提供的參考頻率源為鎖相環(huán)(PLL)的增量所實(shí)現(xiàn)的(d)由環(huán)路分頻比對(duì)輸出頻率的粗調(diào)過(guò)程；(e)由對(duì)粗調(diào)輸出頻率反饋的細(xì)調(diào)過(guò)程。
其中，所述的邏輯控制單元Ⅰ是由撥碼開(kāi)關(guān)BMK，可擦可編程只讀存儲(chǔ)器IC2(74LS161)，鎖存器IC3、IC4(57C43)，計(jì)數(shù)器IC5、IC6(74HC574)構(gòu)成的，其中，拔碼開(kāi)關(guān)BMY的每一輸出端均連接鎖存器IC3、IC4的各一輸入端，而鎖存器IC3的五個(gè)輸出端分別與計(jì)數(shù)器IC5的五個(gè)輸入端連接，IC4的八個(gè)輸出端分別與計(jì)數(shù)器IC6的八個(gè)輸入端連接，并且，計(jì)數(shù)器IC5、IC6的各自信號(hào)輸出端腳相對(duì)于IC2的或門(mén)H并聯(lián)，或門(mén)H的另一輸入端與IC5的腳16端連接。低相位噪聲調(diào)諧器，所述的直接數(shù)字式頻率合成器單元Ⅱ是由芯片IC1(AD7008)及它的外國(guó)阻離元件構(gòu)成的，所述的鑒相器單元Ⅲ，低通濾波器單元Ⅳ是由一組鑒相器電路JⅠ、JⅡ、一泵電路、一放大器A構(gòu)成的且這兩個(gè)單元同制作在一塊芯片IC7(MG4044)上。所述的分頻器單元Ⅴ是一種由芯片IC8、IC9構(gòu)成的固定分頻器，且分頻式是IC8=MC12013(÷10)、IC9=74HC74(÷4)。所述的壓控振蕩器單元Ⅵ是由芯片IC10(POS-2000)構(gòu)成的，其中，IC10的0腳輸出端為振蕩器輸出端。
在圖3中主要強(qiáng)調(diào)的是以DOS為激勵(lì)信號(hào)的DOS/PLL頻率合成器的實(shí)現(xiàn)方案；在圖4中主要強(qiáng)調(diào)的是直接數(shù)字式頻合成器單元以大規(guī)模集成電路的方式實(shí)現(xiàn)的方案；圖5中主要強(qiáng)調(diào)的是邏輯控制單元為DOS提供所需要的控制信號(hào)的實(shí)現(xiàn)方案；圖6中主要強(qiáng)調(diào)是鑒相器單元和低通濾波的單元的工作實(shí)現(xiàn)方案；圖7中主要強(qiáng)調(diào)的是分頻器單元是由IC8、IC9芯片構(gòu)成且以選分頻比N=40的實(shí)現(xiàn)方案；圖8中主要強(qiáng)調(diào)的是壓控振蕩器單元的工作實(shí)現(xiàn)方案；通過(guò)對(duì)以上諸圖的分析，實(shí)施例說(shuō)明的事實(shí)是鎖相環(huán)路對(duì)DOS的輸出信號(hào)起倍頻作用。該方案通過(guò)采用高的鑒相頻率來(lái)提高PLL的轉(zhuǎn)換速度，并利用DDS的高分辯力來(lái)保證頻率間隔。同時(shí)PLL的帶通濾波性能對(duì)DDS的帶外雜散有抑制作用，其優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，易于控制，易于集成。由于PLL是倍頻PLL，因此落在環(huán)路帶寬內(nèi)的DDS輸出的相位噪聲將倍增201ogNdB，所以采用此方案時(shí)，N值不宜取得太大，從而保證系統(tǒng)的噪聲性能。
該設(shè)計(jì)通過(guò)采用高的鑒相頻率來(lái)提高PLL的轉(zhuǎn)換速度，并利用DDS的高分辯力來(lái)保證頻率間隔。同時(shí)，可變分頻比N取值不大，從而保證了系統(tǒng)的相位噪聲性能。以12頻道為例，DDS輸出頻率為10.13MHz，環(huán)路分頻比N=25，這樣理論上相位噪聲惡化量較傳統(tǒng)的頻率合成器改善32dB。
由上述方案并結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)存在的缺憾，不難發(fā)現(xiàn)本發(fā)明涉及的低相位噪聲調(diào)諧器所產(chǎn)生的積極效果是頻率分辯率非常高；相位噪聲很低；雜散抑制高等特點(diǎn)。與此同時(shí)，該設(shè)計(jì)還具有低成本、低功耗和小體積的特點(diǎn)，突破了傳統(tǒng)鎖相式頻率合成器的限制，良好地滿(mǎn)足了高清晰度電視(HDTV)接收機(jī)的性能要求，易于進(jìn)行推廣使用。
權(quán)利要求
1．一種低相位噪聲調(diào)諧器，其特征是該調(diào)諧器由通輯控制單元(Ⅰ)、直接數(shù)字式頻率合成器單元(Ⅱ)、鑒相器單元(Ⅲ)、低通濾波器單元(Ⅳ)、分頻器單元(Ⅴ)、壓控振蕩器單元(Ⅵ)構(gòu)成，其中，在鑒相器單元(Ⅳ)與低通濾波器單元(Ⅳ)、壓控振蕩器單元(Ⅶ)、分頻器單元(Ⅴ)之間構(gòu)成一串行的信號(hào)回路，而低相位噪聲調(diào)諧器的終極信號(hào)輸出是由壓控振蕩器單元(Ⅵ)的振蕩器輸出端實(shí)現(xiàn)的。
2．一種低相位噪聲調(diào)諧器的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是，該方法包括由直接數(shù)字式合成器(DOS)產(chǎn)生的模擬信號(hào)直接作為能夠使鎖相環(huán)(PLL)產(chǎn)生倍頻輸出信號(hào)的實(shí)現(xiàn)步驟；其中，由直接數(shù)字式合成器(DOS)提供的(a)相位累加的信號(hào)傳遞過(guò)程；(b)相位轉(zhuǎn)化成正弦ROM的周期波形信號(hào)的傳遞過(guò)程；(c)將周期波形的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的過(guò)程；并且，由直接數(shù)字式合成器(DOS)提供的參考頻率源為鎖相環(huán)(PLL)的增量所實(shí)現(xiàn)的(d)由環(huán)路分頻比對(duì)輸出頻率的粗調(diào)過(guò)程；(e)由對(duì)粗調(diào)輸出頻率反饋的細(xì)調(diào)過(guò)程。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的低相位噪聲調(diào)諧器，其特征是所述的邏輯控制單元(Ⅰ)是由撥碼開(kāi)關(guān)BMK，可擦可編程只讀存儲(chǔ)器IC2(74LS161)，鎖存器IC3、IC4(57C43)，計(jì)數(shù)器IC5、IC6(74HC574)構(gòu)成的，其中，拔碼開(kāi)關(guān)BMY的每一輸出端均連接鎖存器IC3、IC4的各一輸入端，而鎖存器IC3的五個(gè)輸出端分別與計(jì)數(shù)器IC5的五個(gè)輸入端連接，IC4的八個(gè)輸出端分別與計(jì)數(shù)器IC5的八個(gè)輸入端連接，并且，計(jì)數(shù)器IC5、IC6的各自信號(hào)輸出端腳11相對(duì)于IC2的或門(mén)H并聯(lián)，或門(mén)H的另一輸入端與IC5的腳16端連接。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的低相位噪聲調(diào)諧器，其特征是所述的直接數(shù)字式頻率合成器單元(Ⅱ)是由芯片IC1(AD7008)及它的外圍阻容元件構(gòu)成的。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的低相位噪聲調(diào)諧器，其特征是所述的鑒相器單元(Ⅲ)，低通濾波器單元(Ⅳ)是由一組鑒相器電路JⅠ、JⅡ、一泵電路、一放大器A構(gòu)成的且這兩個(gè)單元同制作在一塊芯片IC7(MG4044)上。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的低相位噪聲調(diào)諧器，其特征是所述的分頻器單元(Ⅴ)是一種由芯片IC8、IC9構(gòu)成的固定分頻器，且分頻式是IC8=MC12013(÷10)、IC8=74HC74(÷4)。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的低相位噪聲調(diào)諧器，其特征是所述的壓控振蕩器單元(Ⅵ)是由芯片IC10(POS-2000)構(gòu)成的，其中，IC10的0腳輸出端為振蕩器輸出端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低相位的噪聲調(diào)諧器,該調(diào)諧器通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)調(diào)諧器本振相位噪聲的分析,采用直接數(shù)字式頻率合成器(DOS)技術(shù)解決了頻率分辨率和相位噪聲的矛盾,突破了傳統(tǒng)鎖相式頻率合成器的限制,良好地滿(mǎn)足了高清晰電視接收機(jī)的性能要求,易于推廣使用。
文檔編號(hào)H04N5/50GK1213250SQ98103479
公開(kāi)日1999年4月7日 申請(qǐng)日期1998年8月5日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月5日
發(fā)明者鄭寶輝 申請(qǐng)人:國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)高技術(shù)研究發(fā)展中心